2021年7月中旬，阿拉斯加费尔班克斯北部校园附近的黑云杉和白桦林发生了一场野火。这场由闪电引发的火灾在干燥的苔藓和地衣地毯上蔓延，当消防部门响应时，火焰已长达12英尺，并形成了500英尺长的烟柱。
阿拉斯加火灾科学协会（Alaska Fire Science Consortium）的三名成员随后进入北极森林进行考察。该组织于2024年举办演讲活动，向野火管理人员介绍火灾科学的最新进展，并将事发区域改造为一条教育步行小径，沿途设有解释性标志。
走了约半英里后，考察队抵达了一片稀疏、裸露且焦黑的树干区域。协会协调员希拉里·舒克（Hilary Shook）使用融化探测器对地面进行测试。在烧伤痕迹外的地面，探测器触及了地表下一英尺处的混凝土状层；而在火烧过的区域，随着压力施加，探测器穿透了原本保护永久冻土绝缘层的富含有机质土壤。
“这是火灾的直接影响，”协会即将离任的协调员艾莉森·约克（Allison York）表示，“当我们监测后续情况时，发现冻土已经发生了显著融化。”
这种基础测量工具揭示了远北地区日益严峻的问题：随着气候变化导致北极地区火灾频率和强度增加，永久冻土的融化速度也在加快。有机物分解释放出强效温室气体，形成正反馈循环，进一步加剧变暖并引发更多火灾。
值得注意的是，2023年加拿大森林大火释放的碳量超过了该国化石燃料排放总量。与阿拉斯加类似，许多大型火灾发生在偏远地区。若不加控制，全球北极森林和永久冻土将从巨大的碳汇转变为大气中碳的主要来源。
目前，来自美国、加拿大及其他地区的国际研究小组正在评估相关的经济和生态风险。他们研究预防措施（如受控燃烧），探索快速检测和扑灭野火的潜力，甚至开始考虑派遣人类消防员——不是为了拯救生命或建筑物，而是为了保护气候系统。
“我们需要找到一种更好的方法来应对野火，”伍德韦尔气候研究中心（Woodwell Climate Research Center）高级科学家布伦丹·罗杰斯（Brendan Rogers）说，“我确实认为这可以产生有意义的差异。”
一个巨大的盲点
据麻省理工学院技术评论报道，伍德韦尔气候研究中心、维多利亚大学波利斯生态治理研究所（Polis Institute for Ecological Governance）以及非营利组织阿拉斯加风险基金（Alaska Venture Fund）正合作开展一项名为“北火”（North Fire）的数百万美元计划。
这一构想复杂且具争议性。野火是森林生态系统健康的自然组成部分，防止或扑灭大片未管理的北极森林和荒原火灾需要大量资源，且此类干预对排放的具体影响尚不明确。然而，研究人员考虑对自然系统进行极端干预，反映了每年不断增长的温室气体排放所带来的危险。这些威胁迫使人们面对艰难的权衡：如何在有限的资源和紧迫的时间内避免气候变化最严重的后果？何时为了降低全球风险而将人员置于潜在危险之中才是合理的？
自2001年以来，全球森林火灾排放量上升了60%，但在极北的北方森林中几乎增加了三倍。该地区的气候变暖速度是全球平均水平的四倍，导致地形变干。此外，温暖空气增加了大气对流能，引发雷暴的上升气流，导致引燃火灾的闪电事件急剧增加。
西华盛顿大学助理教授凯特·海斯（Kate Hayes）指出：“从某种意义上说，人类已经通过产生温室气体排放介入了这些自然生态系统。这超越了‘我们应该还是不应该干预’的生存恐惧。我们已经介入了，可以说，现在就像是在处理弹片伤口。”她正与伍德韦尔合作研究火灾干预的排放效益。
尽管加拿大、格陵兰、西伯利亚、斯堪的纳维亚等地存在永久冻土，但自1850年以来，全球温度的稳步上升已使北极永久冻土足迹缩小约12%，过去50年中这一损失速度迅速加快。
根据1月份的一项研究，到2100年，火力驱动的永久冻土融化可能释放相当于近800亿吨二氧化碳，比火灾直接燃烧植物产生的排放量还要多一半。在此期间，仅由全球变暖导致的融化就会额外释放400多亿吨气体。
环境保护基金（Environmental Defense Fund）高级气候科学家、相关论文合著者布莱恩·布马（Brian Buma）表示，这些由变暖驱动的排放是一个“巨大的盲点”。鉴于其他强大且被低估的气候反馈效应，地球变暖的速度很可能被严重低估。
2022年发表在《科学进展》（Science Advances）杂志上的一篇由伍德韦尔和关心科学家联盟（Union of Concerned Scientists）研究人员领导的论文发现，努力扑灭北极火灾可能是一种具有成本效益的气候解决方案，甚至比建造风力涡轮机、太阳能发电场或直接空气捕获工厂更便宜。
育空平原的试点
这些经济发现促使更多研究人员认真对待解决火灾排放的想法。2022年论文合著者、现任伍德韦尔高级科学政策顾问彼得·弗鲁姆霍夫（Peter Frumhoff）表示，几年来伍德韦尔研究人员一直在与阿拉斯加的森林管理人员、消防机构、原住民社区和其他团体进行讨论。
鉴于联邦和州政府负责对抗阿拉斯加火灾的资源有限且任务定义严格，一般政策允许偏远地区的火灾自然燃烧，除非对社区造成直接危险。“这些机构的任务是保护生命和财产，并在较小程度上保护自然资源，”阿拉斯加火灾科学联盟火灾生态学家兰迪·詹特（Randi Jandt）说，“但他们的任务不是拯救世界。”
然而，有一个显著的成功案例。育空平原国家野生动物保护区（Yukon Flats National Wildlife Refuge）占地1100万英亩，由湿地、森林和沼泽交织而成。山麓地带下方覆盖着一种名为“yedoma”的特定冻土类型。这是一种特别深厚、富含冰且碳密度极高的永久冻土，由晚更新世（约11,700年前结束）期间冻结的风积粉砂楔体构成。这种环境也为保存猛犸象木乃伊遗骸提供了理想条件。
“它需要最后一个冰河时代来积累，所以没有快速重新积累的方法，”海斯说，“我们真的不能把它放回去。”
2019年，该地区遭遇了一系列毁灭性火灾，过火面积约75万英亩。在一次阿拉斯加火灾科学联盟会议上，伍德韦尔研究所的科学家强调了更积极的灭火措施可能带来的气候效益。此后，该保护区时任管理者吉米·福克斯（Jimmy Fox）开始探索在火灾威胁到永久冻土时予以扑灭的可能性，无论这些火灾是否威胁人类居住地。
起初的反应并不乐观，有人质疑让人们从飞机上跳下来拯救“毛茸茸的猛犸象”的意义。但福克斯最终说服了美国土地管理局阿拉斯加消防局的管理人员，如果他们有足够的资源，相信能在72小时内扑灭火灾。伍德韦尔及其合作伙伴同意研究这种变化如何影响永久冻土的消失和火灾排放。
虽然唐纳德·特朗普连任后试点项目的前景不明朗，但在今年2月，联邦政府正式保留了该计划，并扩大了其理由，包括保护栖息地多样性、水质和空气质量等目标。
地图和建模
伍德韦尔的主要任务之一是确定消防机构何时何地应介入。关键在于，过去过度消灭火灾的努力导致干燥的植物物质积聚，以后可能引发更严重的火灾。
“我们并不是一直在追逐所有火灾。我们不能这样做。我们不想这样做。我们不应该这样做。所以我们如何优先考虑我们的资源？”罗杰斯在斯坦福大学校园的一个阳光明媚的庭院吃午饭时说。
伍德韦尔及其合作者正在通过开发阿拉斯加内陆的燃烧风险和碳脆弱性地图来回答这个问题，计划最终将其扩展到加拿大的大部分地区。目标是预测未来10至15年火灾最有可能发生的地方，并预测火灾的行为和传播方式。
“我们的最终目标是获得一层数据，告诉我们如果发生火灾，哪些地区最容易受到高碳排放、永久冻土融化和永久退化的影响，”罗杰斯说，“这是一个非常严重的问题，需要仔细考虑。”他补充说，早期发现火灾的技术、预防性消防管理实践、改善灭火计划等措施都可以帮助减少消防员和社区的危险。
轻火与文化焚烧
一旦确定了特别危险的区域，首选措施是防止那里发生火灾，或至少减少它们成为重大火灾的可能性。这通常需要使用重型设备或故意控制的火灾来清除可能引发新火灾的植被。
几千年来，土著部落一直在进行所谓的“文化焚烧”。这种做法在1800年代开始在北美被广泛禁止，尽管近年来规则有所放松。
然而，文化和规定的火灾仍然存在争议，因为它们可能失控。即使火灾得到控制，烟雾仍会涌入城市。代表西北领地、尤肯和阿拉斯加土著格维人（Gwich'in）的国际格维人委员会联合主席爱德华·亚历山大（Edward Alexander）认为，世界上没有足够的资金让这成为一个机械问题，“这个国家太大了。”
亚历山大主张阿拉斯加应鼓励更多地使用文化燃烧来减少火灾和随之而来的排放风险。“我们需要温和的火，而不是野火，”他说，“我们需要温和的火。”
新的试点项目
“北火”倡议将包括几个额外的试点研究项目，其中包括研究文化焚烧在减少阿拉斯加尤肯堡附近气候和火灾危险方面的潜力。罗杰斯表示，计划由育空平原地区的阿塔巴斯坎部落政府理事会（Council of Athabascan Tribal Governments）运营的一支野外消防队明年春季在那里执行文化焚烧。
伍德韦尔和阿拉斯加大学费尔班克斯分校的研究人员随后将在几年内收集和分析可燃性、碳水平和永久冻土数据，以期了解更多关于此类干预措施的效果。同样，维多利亚大学的波利斯研究人员计划研究在不列颠哥伦比亚省通过伐木或改用不易燃烧的树木增加防火隔离带如何改变火灾风险。
专注于环境、经济发展和原住民问题的慈善机构阿拉斯加风险基金合伙人艾琳·哈灵顿（Erin Harrington）表示：“‘北火’倡议的总体目标是加速研究并扩大社区参与，以一种帮助我们在快速时间线上将其扩展为有意义的全球自然气候解决方案的方式。”
太空火灾检测
包括詹特在内的其他观察者认为，减少火灾排放和保护永久冻土的更大机会可能在于“初始攻击”。这意味着调集飞机、油轮和消防员，在火灾刚出现迹象时就将其扑灭，防止其演变成大规模火灾。一旦火灾达到一定规模，遏制所需的时间将大大延长，且工作变得更加危险。
加快响应时间是FireSat卫星星座的主要承诺之一。该系统预计将于今年年底开始每天至少两次向伍德韦尔、少数消防机构和其他早期采用者提供来自世界各地的火灾数据。该系统最终将包括超过50颗环绕地球的卫星，配备高分辨率相机和热传感器，能够检测到比现有卫星系统更小、温度更低的火灾，精度低至5x5米（16x16英尺）。
目前，发现火灾可能需要数天时间。但一旦完整的星座部署到位（可能在2030年代初），FireSat应该能够在20分钟或更短的时间内检测并提供世界各地任何地方的火灾更新图像。第一颗原型卫星于2025年发射，三颗运行卫星于7月进入轨道。管理该星座的非营利组织地球火灾联盟（Earth Fire Alliance）预计将在明年年底前再发射四颗卫星。
其他类似的系统也在上线。德国OroraTech在过去一年半中发射了18颗火灾探测卫星。同样，加拿大机构计划从2029年开始发射自己的卫星星座，名为WildFireSat。
随着这些系统在全球范围内产生越来越多的检测结果，构建过滤这些信息变得至关重要。环境保护基金（EDF）支持并合作开展几个可能有助于此的项目，并最终打算开发一个人工智能分诊工具，以帮助消防机构在FireSat和其他火灾监测工具上线时优先安排响应。
“所有这一切都是在围绕FireSat建立数据生态系统，这样当他们开始弹出‘这里起火，那里起火’的信息时，我们不会惊慌失措地说‘哦天哪，到处都有火灾’，”布马说，“我们将有一个框架。显然这不完美，我们必须改进它，但我们将有整合这些数据的机制。”
快速响应
但更快的检测和决策只能起到一定作用。各地区仍需足够快地将消防人员和资源部署到火灾现场，以防止火势失控。
在与罗杰斯和弗鲁姆霍夫在斯坦福庭院的对话中，当被问及“假设我们有完整的FireSat星座在运行，并发现了刚刚在这些高优先级、高度脆弱地区爆发的火灾，我们如何将消防资源足够快地部署到偏远地区以产生影响？”时，罗杰斯回答说：“我认为不幸的是，答案取决于具体情况。”
理想情况下，他说，应该有允许扑灭具有高气候变暖排放风险的火灾的消防管理政策。此外，地区可以在战略性位置安装更多的消防人员和资源，以便快速到达火场。弗鲁姆霍夫强调，伍德韦尔并未推广任何特定公司，但表示还有额外的技术“在讨论中”，可能有助于预防或迅速扑灭火灾。
这些可能的方法包括播云抑制闪电袭击，以及预先部署自主消防直升机以快速响应高排放风险火灾。洛克希德·马丁旗下的西科斯基（Sikorsky）正在开发和测试配备热传感器和水箱的黑鹰直升机自主版本。它与位于加州阿拉米达的初创公司Rain Industries合作，该公司开发了跟踪变化条件并引导无人驾驶飞机执行野火扑救过程的软件。
